2.过滤分离法 应用各种孔径大小不同的微孔滤膜，可将大小不同的细胞分开。例如选用适宜孔径的微孔滤膜，将不同步的大肠杆菌群体过滤，由于刚分裂的幼龄菌体较小、能够通过滤孔，其余菌体都留在滤膜上面，将滤液中的幼龄细胞进行培养，就可获得同步培养物。
3.硝酸纤维素薄膜法
A.将菌液通过硝酸纤维素薄膜，由于细菌与滤膜带有不同电荷，所以不同生长阶段拓细菌均能附着于膜上；
B.翻转薄膜，再用新鲜培养液滤过培养；
C.附着于膜上的细菌进行分裂，分裂后的子细胞不与薄膜直接接触，由于菌体本身的重量，加之它所附着的培养液的重量，便下落到收集器内；
D.收集器在短时间内收集的细菌处于同一分裂阶段，用这种细菌接种培养，便能得到同步培养物。
机械法同步培养物是在不影响细菌代谢的情况下获得的，因而菌体的生命活必然较为正常。但此法有其局限性，有些微生物即使在相同的发育阶段，个体大小也不一致，甚至差别很大，这样的微生物不宜采用这类方法。
(二)调整生理条件的同步法
调整生理条件的同步法又称诱导法，主要通过控制环境条件如温度、营养物等来诱导同步生长。
1.温度调整法 将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时间，它们将缓慢地进行新陈代谢，但又不进行分裂。换句话说，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分裂。人们利用这种现象已设计出多种细菌和原生动物的同步培养法。
2.营养条件调整法 即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们例进入了同步生长。对营养缺陷型菌株，同样可以通过控制它所缺乏的某种营养物质而达到同步化。例如大肠杆菌腺嘧啶(thymine)缺陷型菌株，先将其培养在不含胸腺嘧啶的培养基内一段时间，所有的细胞的分裂后，由于缺乏胸腺嘧啶，新的DNA无法合成而停留在DNA复制前期，随后在培养基中加入适量的胸腺嘧啶，于是所有的细胞都同步生长。
诱导同步生长的环境条件多种多样。不论哪种诱导因子都必须具有以下特性：不影响微生物的生长，但可特异性地抑制细胞的分裂，当移去(或消除)该抑制条件后，微生物又可立即同时出现分裂。研究同步生长诱导生的作用，将有助于揭示微生物细胞分裂的机制。
3.用最高稳定期的培养物接种。从细菌生长曲线可知，处于最高稳定期的细胞，由于环境条件不利，细胞均处于衰老状态，如果移入新鲜培养基中，同样可得到同步生长。
除上述三种方法外，还可在培养基中加入某种抑制蛋白质合成的物质(如氯霉素)，诱导一定时间后再转到另一种完全培养基中培养；或用紫外线处理；对光合性微生物的菌体可采用光照与黑暗交替处理办法等，均可达到同步化的目的。芽孢杆菌，则可通过诱导芽孢在同一时间内萌发的方法，以得到同步培养物。
不过，环境条件控制法有时会给细胞带来一些不利的影响，打乱细胞的正常代谢。
(三)抑制DNA合成法
DNA的合成是一切生物细胞进行分裂的前提。利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤(amethopterin)、5-氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNA合成的同步化均有作用。1969年有人就进行了成功的试验，他在细胞的无性繁殖系的组织培养中，用10-6 mol/L的氨甲蝶呤或5-氟脱尿苷处理培养物，在16小时内可以抑制DNA的合成。这种药物主要通过抑制胸腺核苷酸合成酶而阻碍胸腺核苷酸的合成。当加入4×10-6 mol/L胸腺苷至培养物中，便能解除这种抑制，细胞即可进行同步化生长。
总之，机械法对细胞正常生理代谢影响很少，但对那些即使是相同的成熟细胞，其个体大小差异悬殊者不宜采用；而诱导同步分裂虽然方法较多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。因此，必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。
应该明确，同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于由步群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，最多能维持2-3个世代，又逐渐转变为随机生长，即非同步化，图6-9清楚地表明了这一点。
第二节 物理、化学因素对微生物生长与死亡的影响
生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，在一定限度内，可能上能引起微生物形态，生理、生长、繁殖等特征的改变；或者抵抗、适应环境条件的某些改变；当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。研究环境条件与微生物之间的相互关系，有助于了解微生物在自然界的分布与作用，也使人们有可能制订增订增进或降低、甚至完全破坏微生物生命活动的有效措施。
本节将较多地涉及各种物理、化学因素对微生物生长的抑制与致死的影响，以及它们在实践中应用。先介绍几个有关的术语。
防腐 它是一种抑菌作用。利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长、繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。
消毒 是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。例如将物体煮佛(100℃)10分钟或60-70℃加热处理30分钟，就可杀死病原菌的营养体，但绝非杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用具有消毒作用的化学剂(又叫消毒剂，disinfectant)，也可进行皮肤、体膜或体内的处理。
灭菌 是指用物理或化学因子，使非于物体中的所有生活微生物，永久性地丧失其生活力，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。
化疗 是指利用某些具有选择毒性的化学药物(如磺胺)或抗生素，对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。
死亡 对微生物来说，就是不可逆的丧失了生长繁殖的能力，即使再放到合适的环境中也不再繁殖。要直接判断非活动细胞和死亡细胞是较困难的，因它们的形态、染色特性以及酶活力等方面，可能有所不同，也可能差别不大，因此，在检查理化因素对微生物的致死作用时，通常是将处理后的微生物接种到适宜的固体或液体培养基中，看其能否再生长繁殖为标志。
必须明确：不同的微生物对各种理化固子的敏感性不同；同一因素不同剂量对微生物的效应应也不同，或者起灭菌作用，或者可能只起消毒或防腐作用。有些化学因子，在低浓度下是微生物的营养物质或具有刺激生长的作用。在了解和应用任何一种理化因素对微生物的抑制或致死作用时，还应考虑多种因素的综合效应。例如在增高温度的同时加入另一种化学药剂，则可加速对微生物的破坏作用。大肠杆菌在有酚存在的情况下，温度从30℃增至42℃时明显加快死亡；微生物的生理状态也影响理化因子的作用。营养细胞一般较孢子抗逆性差，幼龄的、代谢活跃的细胞较之老龄的、休眠的细胞易被破坏；微生物生长的培养基以及它们所处的的环境对微生物遭受破坏的效应也有明显的影响。如在酸或碱中，热对微生物的破坏作用加大，培养基的粘度也影响抗菌因子的穿透能力；有机质的存在也干扰抗微生物化学因子的效应，或者由于有机物与化学剂结合而使之失效，或者有机质覆盖于细胞表面，阻碍了化学药剂的渗入。
一、温 度
温度是影响有机体生长与存活的最重要的因素之一。它对生活机体的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快。在一般情况下，温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍；另一方面，机体的重要组成如蛋白质、核酸等对温度都较敏感，随着温度的增高而可能遭受不可逆的破坏。因此，只有一定范围内，机体的代谢活动与生长繁殖才随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。从表6-5和图6-11就可看出这一关系。
就总体而言，微生物生长的温度范围较广，已知的微生在零下12-100℃均可生长。而每一种微生物只能在一定的温度范围内生长。各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最适温度、最高温度和致死温度。
最低生长温度 是指微生物能进行繁殖的最低温度界限。处于这种温度条件下的微生物生长速率很低，如果低于此温度则生长完全停止。不同微生物的最低生长温度不一样，这与它们的原生质的物理状态和化学组成有关系，也可随环境条件而改变。
最适生长温度 使微生物迅速生长繁殖的温度叫最适生长温度。不同微生物的最适合生长温度不一样。应该着重指出：最适合生长温度不一定是一切代谢活动的最好温度。其他微生物的试验也得到了类似的结果。
从上述可知，最适生长温度是指某微生物群体生长繁殖速度最快的温度，代时也最短。但它不等于发酵的最适温度，也不等于积累代谢产物的最适温度，更不等于积累某一代谢产物的最适温度。在较高温度条件下，细胞分裂虽然较快，但维持时间不长，容易老化。相反，在较低温度下，细胞分裂虽较慢，但维持时间较长，结果细胞总产量反而较高。同样，发酵速度与代谢产物积累量之间也有类似关系。所以，研究不同微生物在生长或积累代谢产物阶段时的不同最适温度，对提高发酵生产的效率具有十分重要的意义。现在，国外利用电子计算机，通过对发酵温度最佳点的计算，发现在青霉素发酵生产时，各阶段如采用变温培养比在25℃下进行恒温培养提高产量14%以上。变温培养的具体作法是：接种后在30℃下培养5小时，将温度降至25℃培养35小时，再下降至20℃培养40小时后放罐。
最高生长温度 是指微生物生长繁殖的最高温度界限。在此温度下，微生物细胞易于衰老和死亡。微生物所能适应的最高生长温度与其细胞内酶的性质有关。例如细胞色素氧化酶以及各种脱氢酶的最低破坏温度常与该菌的最高生长温度有关。
致死温度 最高生长温度若进一步升高，便可杀微生物。这种致死微生物的最低温度界限即为致死温度。致死温度与处理时间有关。在一定温度下处理时间愈长，死亡率愈高。严格地说，一般应以10分钟为标准时间。细菌脑10分钟被完全杀死的最低温度称为致死温度。测定微生物的致死温度一般在生理盐水中进行，以减少有机物质的干扰。
微生物按其生长温度范围可分为低温微生物、中温微生物和高温微生物三类。
(一)低温型微生物 又称嗜冷微生物，可在较低的温度下生长。它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中，这里大部分地区几乎终年冰冻，即使在其微小的液态水间隙中也有微生物的存在；它们或者分布在平均温度为5℃左右的海洋中，或分布在只有1-2℃的海洋深处；有的分布于冷泉。冷藏食物的腐败往往由这类微生物引起。
低温微生物可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。专性嗜冷微生物的最适生长温度是15℃或更低，最高生长温度约为20℃，可在零度以下甚至零下12℃的环境中生长。它们分布在常冷的环境中，即使短时受热以至室温条件，都会很快被杀死。因此，对这类微生在常规实验室研究就显得十分困难，所用的培养基和设备，使用前都必须预冷，而且还必须在冷室或冷柜中进行。而兼性嗜冷微生物则分布较广，但最适生长温度仍以20℃左右为好，而最高生长温度约35℃或更高。它们虽然也可在0℃，但生长不良，在培养基上几个星期才能观察到明显的生长。细菌、霉菌等类群中都有兼性嗜冷的种属。冷藏的肉类、鱼类、牛奶和其他乳制品、罐头、水果、蔬菜等，由于嗜冷微生物的生长，常导致食物变质以至腐败。温度愈低，腐败愈慢，只有当食物被坚实地冻结时，微生物的生长才是不可能的。定居和生长在冷藏食物上的微生物是兼性嗜冷菌，而专性嗜冷菌尚未在冷藏食物中发现。
但有些肉类上的霉菌零下10℃仍能生长，萤光极毛杆菌可在零下4℃生长，并造成冰冻食品弯质腐败。有的微生物能在低温下生长的机理还不大清楚，但至少可以认为：第一，它们细胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用，可能正是这个原因，嗜冷微生物的最高生长温度都较低，一般在30-40℃酶就很快失活；第二，与其他微生物相比，细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，因而推测，可能由于它们的细胞膜在低温下仍保持半流动状态，从而能进行活跃的物质代谢。
低温也能抑制微生物的生长。在0℃以下时，菌体内的水分冻结，生化反应无法进行而停止生长。0℃以上时，那些中温和高温型的微生物，因细胞膜内饱和脂肪酸的含量较高而被"冻结"，致使营养物质无法进入细胞而停止生长。此外，在细菌细胞内还含有许多复合体物质，如核糖体、异构酶等，它们是由两个或两个以上的高分子以疏水键结合而成。低温能使这种结合不稳定，复合体呈松散状态而失去活性，细菌便使止生长。
可是，有的微生物在冰点以下就会死亡，即使能在低温下生长的微生物，低温处理时，开始也有一部分死亡。主要原因可能是细胞内水分变成了冰晶，造成了细胞明显脱水；另外，冰晶往往还造成细胞尤其是细胞膜的物理损伤。在实践中，为了防止物理损伤，常采用快速冷冻和在细胞悬液中加入保持剂如甘油、血清或葡聚糖等。这样既可防止冰晶过大，又可降低细胞脱水。
由于低温对微生物具有抑制或杀死作用，故低温保藏食品已是最常用的方法。低温的作用主要是抑菌，如果食品中已经污染了病原微生物，则仍有传播疾病的可能，所以在冷藏食物的全过程中，要注意卫生，防止染菌。处于低温条件下的大多数微生物，虽然代谢活力降低，生长繁殖停滞，但仍维持存活状态，一旦遇到适合的生活环境就可生长繁殖，因此，又广泛用于保藏菌种。不同的微生物对低温的抵抗能力不一样。多数在4-7℃的冰箱内保存可存活较长时间，在零下196℃的液氮中酵母菌可存活三天，乳酸链球菌存活100天以上，而蓝细菌15分钟内即死去。可是芽孢和真菌孢子置于零下270℃的液态氦中一定时间后仍不丧失出芽力。但有些致病菌对低温特别敏感，如淋病奈氏球菌、脑膜炎球菌和流感杆菌等，在冰箱中比室温下更易死亡，故不能低温保藏。
中温性微生物在低温下只是停止生长，并非全部死亡。大肠杆菌在零下20℃比零下2℃存活率要高。有人试验，在零下20℃条件下保存了一年的乳酪，其中的细菌数仅以250万/毫升减少到68万/毫升。
幼龄菌对突然降低的温度很敏感。如大肠杆菌从45℃骤然降至10℃时，95%被杀死；如果逐渐降温，则死亡很少。这种现象被称为冷休克(Cold shock)。老龄菌对骤然降温不及幼龄菌敏感。冷休克的原因尚待研究。
应该注意的是：如以低温保藏菌种，切忌冷冻与融化交替进行。否则对细胞影响很大。
(二) 中温型微生物 绝大多数微生物属于这一类。最适生长温度在20-40℃之间，最低生长温度10-20℃，最高生长温度40-50℃。它们又可分为室温性微生物和体温性微生物。室温性微生物适于20-30℃生长，如土壤微生物、植物病原微生物。体温性微生物多为人及温血动物的病原菌，它们生长的极限范围在10-45℃，最适生长温度与其宿主体温相近，在25-40℃之间，人体寄生菌为37℃左右。
中温型微生物为什么不能在低于10℃的条件下生长呢?有人以大肠杆菌为材料进行了试验，认为与蛋白质的合成和反馈抑制有关。低于10℃时蛋白质的合成过程不能启动，如果一旦启动，蛋白质便可继续延长，直至完成。另外，10℃以下的低温，使很多酶对反馈抑制变得异常敏感。
(三)高温型微生物 它们适于在45-50℃以上的温度中生长，在自然界中的分布仅局限制于某些地区，如温朱、日照充足的土壤面、堆肥堆、发酵饲料等腐烂有机物中，比如堆肥在发酵过程中温度常高达60-70℃。能在55-70℃中生长的微生物有芽孢杆属、甲烷杆菌属等；分布于温泉中的细菌，有的可在近于100℃的高温中生长。这些耐高温的微生物，常经罐头工业、发酵工业等带来麻烦。就整个生物来说，耐热能力并不一样，一般而言，原核生物能在比真核生物为高的温度下生长；非光合生物能在比光合作用类解这些结论时应该明确，一个类群中能生活于接近这一类型的温度上限，并能成功地进行使功能者只有少数种属。
高温型微生物能在如此高的温度下生存和生长，可能是由于菌体内的酶和蛋白质比起中温型微生物更能抗热，尤其蛋白质对热更稳定；同时高温型微生物的蛋白质合成机构--核糖体和其他成分对高温也具较大的抗性；更明显的是，细胞膜中饱和脂肪酸含量高，它比不饱和脂肪酸可以形成更强的疏水键，从而使膜在高温下能保持其稳定性并具正常的功能。同一类型的细菌，在一定的温度范围内，为了适应各种生活条件，常常改变自己细胞膜中饱和脂肪酸的比例，以保持膜的流动性。例如大肠杆菌ML30细胞膜中脂肪酸的变化情况，很能说明问题。
如果超过了最高生长温度则导致微生物死亡。不同微生物的致死温度不同。多数细菌、酵母菌、霉菌的营养细胞和病毒，在50-65℃12分钟可致死；有的更敏感，如梅毒密螺旋体在43℃10分钟即死亡。有的却恰好相反，嗜热脂肪芽孢杆菌的抗热性很强，营养细胞可在80℃下生长，120℃经12分钟才能死亡；少数动物病毒亦具较强的抗热性，如脊髓灰质炎病毒，75℃分钟才致死。噬菌体较其宿主细胞抗热，一般在65-80℃失活。所以通常先用60℃处理15-20分钟致死宿主细胞而分离得到噬菌体。放线菌和霉菌孢子比营养细胞的抗热性强，76-80℃10分钟才被杀死。但以细菌芽孢抗热性最强，100℃以下处理相当时间才能致死。各种芽孢的抗热能力不同。
同一菌种不同菌株或不同菌龄，其抗热性也可能不同。一般幼龄的比老龄的对热敏感，例如菌龄为1.75小时和2.75小时的大肠杆菌在53℃加热15分钟，其菌数分别下降10，000倍和2， 000倍，而菌龄为62小时，在同样条件下菌数只下降12倍。
培养基的成分对微生物的抗热性也有影响。例如在富含蛋白质的培养基上生长的细菌，可能由于在菌体周期形成了一层蛋白质膜而提高了抗热能力。
高温致死微生物主要是引起蛋白质和核酸不可逆的变性，或者破坏了细胞的其他组成，或者可能因为脂肪膜被热溶解而形成了极小的孔，使细胞内含物泄漏而引起死亡。
高温致死微生物的作用，现已广泛用于消毒灭菌，高温灭菌的方法分为干热与温热两大类。在一温度下，湿热灭菌比干热法好。例如肉毒梭状芽孢杆菌，采用湿热灭菌法121℃经10分钟即可杀芽孢。如果在干燥状态下，用热空气杀菌，则需180℃10分钟才能杀死。所以干热灭菌常采用160-180℃经1-2小时才能达到完全灭菌的目的。
1.干热灭菌
(1)焚烧灭菌法 此法灭菌彻底，迅速简便，但使用范围有限。常用于接种工具、污染物品以及实验动物尸体等废弃物的处理。
(2)干热灭菌法 主要在干燥箱中利用热空气进行灭菌。通常160℃处理1-2小时便可达到灭菌的目的。如果被处理物传热性差、体积较大或堆积过挤时，需适当延长时间。此法只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。其优点是可保持物品干燥。
2.湿热灭菌
(1)煮沸消毒法 物品在水中煮沸(100℃)15分钟以上，可杀死细菌的所有营养细胞和部分芽孢。如延长煮沸时间，并在水中加入1%碳酸钠或2-5%石炭酸，则效果更好。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒。
(2)高压蒸汽灭菌法 高压蒸汽灭菌法是实验室及生产中常用的灭菌方法。在常压下水的沸点为100℃，如果加压则可提供高于100℃的蒸汽。加之蒸汽热穿透力强，可迅速引起蛋白质凝固变性。所以高压蒸汽灭菌在湿热灭菌法中效果最佳、应用较广。
高压蒸汽灭菌常在高压蒸汽锅中进行。它是一个密闭的系统，通常具有夹层，夹层和锅中可以充满饱和和蒸汽，并可在一段时间内使之维护一定温度和压力。使用时要完全排出锅内的空气而代之以饱和蒸汽。如有空气混存，则锅内温度将低于同样压力由纯饱和和蒸汽产生的温度。因为纯蒸汽的温度与其压力之间有一定的的关系。由此可知，高压蒸汽灭菌的蒸汽的高温致死微生物绝而非压力的作用。
此法适用于各种耐热物品的灭菌，如一般培养基、生理盐水等各种缓冲溶液、玻璃器皿、工作服等。常采用1千克/厘米2(15磅/英寸2)的蒸汽压，121℃的温度下处理15-30分钟，即可达到灭菌的目的。灭菌所需时间和温度取决于被灭菌物品的性质、体积与容器类型等。对体积大、热传导性较差的物品，加热时间应适当延长。
(3)间歇灭菌法 是用流通蒸汽反复几次处理的灭菌方法。将待灭菌物品置于阿诺氏灭菌器或蒸锅(蒸笼)及其他灭菌器中，常压下100℃处理15-30分钟，以杀死其中的营养细胞。冷却后，置于一定温度(28-37℃)保温过夜，使其中可能残存的芽孢萌发营养细胞，再以同样方法加热处理。如此反复三次，可杀灭所有芽孢和营养细胞，以达到灭菌的目的。此法的缺点是灭菌比较费时，一般只用于不耐热的药品、营养物、特殊培养基等的灭菌。在缺乏高压蒸汽灭菌设备时亦可用于一般物品的灭菌。
(4)巴斯德消毒法 即用较低的温度处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。如用62-63℃则处理30分钟，若以71℃，只需15分钟。处理后的物品应迅速冷却至10℃左右即可饮用。这种方法只能杀死大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害。此法是基于结核杆菌的致死温度62℃15分钟而规定的。这种消毒法系巴斯德发明，故称巴斯德消毒法。
目前人们正在研究γ射线和高能电离辐射作为食品保藏剂是否合适的问题。在冷藏室中若装上能减少表面污染的紫外灯则保藏效果更好。罐头和包装食品常用适当的辐射剂量进行消毒，有人称之为"辐射巴斯德消毒"。此法是用中等剂量的辐射，能杀死98%以上的微生物，而不是100%。这种"冷消毒"只引起食物温度略有升高。
二、氢离子浓度(pH)
环境中的酸碱度通常以氢离子浓度的负对数即pH值来表示。例如纯水的氢离子浓度是1×10-7，因此它的pH为7。小于7呈酸性，大于7的呈碱性。
环境中的pH值对微生物的生命活动影响很大，主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。
每种微生物都有其最适pH值和一定的pH范围。在最适范围内酶活性最高，如果其他条件适合，微生物的生长速率也最高。大多数细菌、藻类和原生动物的最适pH为6.5-7.5，在pH5-6的酸性环境，但生存范围在pH1.5-10之间。有些细菌甚至可在强酸性或强碱性环境中生活，例如氧化硫杆菌能在pH1-2的环境中生活，有些硝化细菌能在pH11的环境下活动。
微生物在基质中生长，由于代谢作用而引起物质的转化，从而改变了基质的氢离子浓度。例如乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸，增加了基质中氢离子浓度，pH值下降，基质被酸化。尿素细菌分解尿素后产生氨，pH上升，基质被碱化。而肺炎克氏杆菌利用葡萄糖产酸，使基质pH下降到5，当葡萄糖耗尽后，菌体分解其酸性产物，并氧化它们成为CO2和H2O，结果，pH又回升至7。
随着环境pH值的不断变化，使得微生物继续生长受阻，当超过最低或最高pH值时，将引起培养物的死亡。为了维持微生物生长过程中pH值的稳定，不仅配制培养基时要注意调节pH值，而且往往还要加入缓冲物。最常用的是弱酸或弱碱的盐类。当培养基中氢离子浓度改变时，可吸收或释放氢离子以保持pH的稳定。不同的缓冲剂适用于不同的pH范围，pH6-8时磷酸盐(如K2HPO4和KH2PO4)是良好的缓冲剂，在培养基中广泛应用。在微酸性条件下，柠檬酸盐是一种良好的缓冲剂，而在碱性时则以硼酸盐和甘氨酸为好。缓冲剂有近百种，选用的主要原则是要确定它们对培养物没有直接影响。也可通过选用中性基质如蛋白质、氨基酸作为培养基的组成成分来调整环境pH。在工业发酵过程中，如果大量产酸，常以CaCO
